Расчет передачи

4.

3.

2.

1.

РАСЧЕТ РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ

Лекция 10

Передаточное число

Окружные скорости шкивов ν₁ = ω₁d₁/2 и ν₂ = ω₂d₂/2. [ω – омега]

- передаточное число

При нормальных рабочих нагрузках ε [эпсилон] ≈ 0,01…0,02. Небольшое значение ε позволяет для обычных расчетов принимать

.

Для плоскоременных передач u ≤ 5, для клиноременных u ≤ 7.

1. Критерии работоспособности ременных передач

2. Расчет плоскоременных передач

3. Расчет передач клиновыми и поликлиновыми ремнями

4. Передача зубчатым ремнем

«Критерии работоспособности ременных передач»

Тяговая способность – надежность сцепления ремня со шкивами и долговечность, определяемая усталостью ремня.

Тяговая способность ремня характеризуется кривыми скольжения и к.п.д., устанавливающими зависимость относительного скольжения ε [эпсилон] и к.п.д. передачи η [эта] от нагрузки, которую выражают через коэффициент тяги ψ [пси], показывающий, какая часть предварительного натяжения ремня полезно используется для передачи нагрузки:

,

k – удельная окружная сила (полезное напряжение).

При постоянном натяжении F₁ + F₂ = 2F₀ постепенно повышают полезную нагрузку F_t, а следовательно, и коэффициент тяги ψ [пси] и измеряют значение коэффициента скольжения ε [эпсилон], а также к.п.д. передачи η [эта]. При возрастании коэффициента тяги ψ [пси] от нуля до критического значения ψ₀ [пси] наблюдается только упругое скольжение, которое пропорционально нагрузке, и кривая скольжения имеет прямолинейный участок. Передача работает нормально.

При дальнейшем увеличении коэффициента тяги от ψ₀ [пси] до ψ_max [пси] к упругому скольжению добавляется частичное буксирование. Нормальная работа передачи нарушается. Зона частичного буксирования (ψ₀…ψ_max) определяет способность передачи переносить кратковременные перегрузки, например при пуске. При некотором значении ψ_max [пси] наступает полное буксирование, ведомый шкив останавливается.

Коэффициент тяги ψ₀ [пси] характеризует предел рационального использования ремня. Значение ψ₀ соответствует небольшой нагрузке на ремень F_t, до которой отсутствует буксирование.

F_t = 2ψ₀F₀

К.п.д. передачи растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения роли потерь холостого хода и достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги.

Значение к.п.д. применяют:

- для плоскоременных передач η [эта] ≈ 0,97,

- для клиноременных η ≈ 0,96.

Допускаемая удельная окружная сила [ k ]

k₀ = 2ψ₀σ₀,

где k₀ – допускаемая номинальная удельная окружная сила.

Значение k₀ зависит от типа ремня, его толщины δ [дельта], диаметра d₁ и начального напряжения σ₀.

k₀ = S – Wδ/d₁,

где S и W – коэффициенты, имеющие табличные значения.

Условия работы проектируемых передач отличаются от стандартных. Поэтому расчет их следует вести не по k₀, а по допускаемой удельной окружной силе [ k ], которая поправочными коэффициентами учитывает действительные условия работы передачи:

[ k ] = k₀С_αС_υС_θ/С_р,

где С_α – коэффициент, учитывающий влияние на тяговую способность угла обхвата на малом шкиве (табличное значение);

С_υ – скоростной коэффициент, учитывающий ослабление сцепления ремня со шкивом под действием центробежных сил:

- для резинотканевых ремней С_υ = 1,04…0,0004 υ²,

- для синтетических ремней С_υ = 1,01…0,0001 υ²,

- для клиновых и поликлиновых ремней С_υ = 1,05…0,0005 υ²;

С_θ – коэффициент расположения передачи:

- для плоскоременных передач С_θ зависит от угла наклона θ [тета] линии центров передачи к горизонту.

С_θ = 1,0 при θ [тета] = 0…60º

С_θ = 0,9 при θ [тета] = 60º…80º

С_θ = 0,8 при θ [тета] = 80º…90º

- для клиноременных и поликлиноременных С_θ = 1;

С_р – коэффициент динамичности нагрузки и режима работы:

- при односменной работе

С_р1 = 1,0 – спокойная,

С_р1 = 1,1 – умеренные колебания,

С_р1 = 1,2 – значительные колебания,

- при двухсменной работе С_р2 = 1,1 С_р1,

- при трехсменной работе С₃₂ = 1,4 С_р1.

Расчет по тяговой способности сводится к выполнению условия

k = F_t/A ≤ [ k ].

За основу создаваемых методов расчета ремней на долговечность принята кривая усталости, описываемая уравнением

,

где σ_max [сигма] – максимальное напряжение цикла,

m и С – параметры кривой усталости

- для резинотканевых ремней m = 6,

- для клиновых ремней m = 11,

N – число циклов напряжений за полный срок службы (до разрушения).

«Расчет плоскоременных передач»

Расчет по тяговой способности выполняют как проектировочный. При расчете по тяговой способности определяют требуемую площадь сечения ремня:

А = bδ = F_t /[ k ],

где b и δ [дельта] – ширина и толщина ремня.

Расчет на долговечность выполняют как проверочный по частоте
пробегов ремня в секунду. Долговечность ремня, т.е. его способность сопротивляться усталостному разрушению, зависит как от значений напряжений, так и от частоты цикла напряжений. Частота цикла напряжений равна частоте пробега ремня в секунду:

U = υ/L_р ≤ [ U ], (1)

где U – действительная частота пробега ремня в секунду, с^-1;

υ – скорость ремня, м/с;

L_р – длина ремня, м;

[ U ] – допускаемая частота пробега ремня, с^-1, при которой не появляются признаки ус­талостного разрушения

- для резинотканевых ремней [ U ] ≤ 5 с^-1,

- для синтетических [ U ] ≤ 50 с^-1.

При соблюдении условия (1) обеспечивается средняя долговечность ремней 1000...5000 ч. Если U > [ U ], то увеличивают L_р.

«Расчет передач клиновыми и поликлиновыми ремнями»

Расчет производят из условий тяговой способности и долговечности.
Ограниченное число типоразмеров стандартных клиновых и поликлиновых ремней позволило экспериментально определить номи­нальную мощность Р₀, передаваемую одним ремнем данного сечения длиною L_р в стандартных условиях.

Условия работы проектируемых передач отличаются от стандарт­ных. Поэтому расчет их следует вести с учетом поправочных коэф­фициентов по мощности, передаваемой одним ремнем данного сече­ная в действительных условиях эксплуатации Р_р (кВт):

Р_р = Р₀С_αС_L/С_р,

где C_L – коэффициент, учитывающий влияние на долговечность длины ремня; он зависит от отношения расчетной длины ремня L_p к исходной L_o

- для клиновых ремней значения L_o табличные,

- для поликлиновых L_o принимают равным для сечений:

К – 710 мм, Л – 1600 мм, М – 2240 мм.

При расчете клиноременных передач определяют требуемое число ремней z в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации (2000 ч)

z = Р₁/(Р_рС_z),

где P₁ – передаваемая мощность на ведущем валу, кВт;

C_z – коэффициент, учитывающий неравномерную загрузку ремней, вво­дится при z ≥ 2;

С_z = 0,95 при z = 2...3;

С_z = 0,9 при z = 4...6;

С_z = 0,85 при z > 6.

Сила предварительного натяжения одного ремня без учета влия­ния центробежных сил

F₀ = 850Р₁С_рС_L/(zvС_α). (1)

Сила, действующая на вал

F_B = 2F₀z sin (α₁/2). (2)

При расчете поликлиновых передач определяют требуемое число
ребер:

z = 10Р₁/Р_р.

Для поликлиновых передач силы F₀ и F_В определяют по форму­лам (1) и (2) при z = 1.

«Передача зубчатым ремнем»

Зубчатые ремни (ОСТ 38-05114 – 76) выполняют бесконечными, плоскими с выступами (зубьями) трапецеидальной формы на вну­тренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах. Таким образом, передача работает по принципу зацепления, а не трения. К ременным пе­редачам она относится условно только по названию и конструкции тягового органа. По сравнению с дру­гими видами передач гибкой связью она обладает рядом преимуществ: отсутствие скольжения; малые габариты; малые силы на валы и подшипники, так как нет необходимости в большом предварительном натяжении ремня; высокий к. п. д. (до 0,98) и незначительная вытяжка ремня. Применяют для передачи мощности до 100 кВт (уникальные передачи до 500 кВт) при скорости v = 5…50 м/с, а в отдельных случаях до 80 м/с. Передаточное число u ≤ 12 (иногда u ≤ 30).

Зубчатые ремни изготовляют из эластичной малостойкой резины или пластмассы и армируют спиралью навитым по длине ремня ме­таллическим тросом или тросом из стекловолокна, который являет­ся тяговым элементом ремня и практически гарантирует неизмен­ность шага ремня. Для повышения износостойкости зубья ремня по­крывают тканым нейлоном.

При расчете определяют модуль ремня, ис­ходя из условия отсутствия усталостного разрушения зубьев по напряжениям сдвига.

Дата добавления: 2015-06-04